若今年冬季COVID-19疫情與流感同時夾攻,人類該如何因應﹖最佳的預防方法就是接種疫苗﹗由本院翁啟惠院士領導的基因體研究中心團隊多年來致力研究廣效流感疫苗,近期又有重大突破﹗團隊研發出「單醣化嵌合血凝集素(chimeric HA)蛋白疫苗」,可對抗各種異株和亞型的A型流感(註一)病毒,減少因誤判病毒株導致疫苗防護力不足的問題,研究成果於今(2020)年7月登上國際期刊《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

預防流感最佳方法是接種疫苗,但疫苗通常只針對單一亞型,不同亞型之間沒有免疫交叉性,一旦病毒突變,或者病毒株預測錯誤,當年趕製的疫苗就會失去預期保護力。因此,研究團隊擷取來自兩種不同病毒株的蛋白質,組合成全新的血凝集素(註二),再輔以本院獨創的單醣化技術,研發出「單醣化嵌合血凝集素蛋白疫苗」,可預防各種異株和亞型的A型流感病毒感染人體。

A型流感病毒的分類是由病毒表面的血凝集素(HA)以及神經胺酸酶(NA)兩種蛋白決定,經過排列組合,可以組成不同的病毒株,而病毒突變通常發生在血凝集素的頭部區域。本論文第一作者本院廖心瑜博士後研究員為了克服H1亞型產生的抗體只能預防H1病毒感染的問題,便鎖定病毒表面一根根突起的血凝集素蛋白進行研究。

廖心瑜先將H1和H5不同亞型的血集凝素序列進行排列,找出H1和H5的共通序列,然後再將不同的區域排列組合,設計出不同於自然界存在的嵌合血凝集素。經過多方嘗試後,篩選出一個頭部含有共通H5序列、枝幹含有共通H1序列的嵌合蛋白。實驗發現,此蛋白可引發良好的免疫反應。

為了進一步優化疫苗效力,研究團隊還利用單醣化技術,修飾血凝集素上特定部位多餘的醣,簡化後的嵌合蛋白可以露出不易突變的區域,使得人體免疫系統更容易辨識、消滅已被感染的細胞。

研究團隊發現,將單醣化後的嵌合血凝集素結合中研院專利的醣脂佐劑(cHAmg + C34)(註三)一起使用,可產生較多的細胞激素以及T細胞反應,增強免疫效果。攻毒試驗結果也顯示能有效抵抗四種不同的H1N1病毒和兩種不同的H5N1病毒,達到至少80%的保護效果,甚至也能中和H3、H5、H7和H9等不同亞型的病毒。

本項技術亦可用來開發新一代冠狀病毒疫苗,以對付不斷突變的新冠病毒株。相關研究目前仍在進行中。

本研究由翁啟惠院士領導,中研院及登峰計畫支持,參與的實驗室包含鄭婷仁研究技師、馬徹研究員及林國儀研究員實驗室。

論文連結:https://www.pnas.org/content/early/2020/07/14/2004783117


(註一)容易引發季節流行的流感病毒主要為A型和B型。相較於B型流感病毒,A型流感病毒不僅感染範圍大,包括人類與禽鳥、豬等動物,而且很容易產生變異,例如2009年引發全球流感大流行的病毒是H1N1,另外還有H5N1、H5N2、H7N9等高病原性禽流感。

(註二)存在於病毒表面的血凝集素(haemagglutinin,HA) 是流感病毒附著到人體細胞上的重要工具。接種流感疫苗主要是注射去活性病毒,使血液產生中和抗體,防止病毒感染細胞。但如果製造疫苗的病毒株與實際流行的病毒表面HA不一致,疫苗預防效果就會減弱。由於HA很容易產生變異,所以每年都有必要重新評估疫苗病毒株。

(註三)如果在疫苗中添加佐劑,可以提升疫苗效用,而中研院獨創的醣脂佐劑,可以強化免疫反應,讓疫苗效果更好。

 

(基因體研究中心)